CH688402A5

CH688402A5 - Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms bei Temperaturen bis 700°C.

Info

Publication number: CH688402A5
Application number: CH00944/96A
Authority: CH
Inventors: Zvonimir Dipl Ing Cicic
Original assignee: Zvonimir Dipl Ing Cicic
Priority date: 1996-04-15
Filing date: 1996-04-15
Publication date: 1997-09-15

Description

Technisches Gebiet

Gasreinigung. Entfernung von unerwünschten und schädlichen Ballaststoffen aus einem Gasstrom.

Die Erfindung bezieht sich auf die Entfernung von als Suspension in einem heissen Gasstrom mitgeführten festen Partikeln wie Aschebestandteile (Flugstaub), Russ etc. Dabei kann es sich sowohl um ein Rauchgas (Verbrennungsgas) einer Verbrennungsanlage (Rostfeuerung von Kraftwerken, Kehrichtverbrennung etc.) wie um ein Nutzgas einer Vergasungsanlage (Holzvergasung, Kohlevergasung, Müllvergasung) handeln.

Im engeren Sinne betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms durch Hochtemperatur-Filtration bei Temperaturen bis 700 DEG C.

Stand der Technik

Bei den zur Zeit im Betrieb befindlichen konventionellen Dampfkraftanlagen, Kehrichtverbrennungsanstalten und Müllheizkraftwerken wird die Reinigung des in der Rostfeuerung erzeugten Rauchgases von Schadstoffen (gasförmige Giftstoffe, flüssige und feste Partikel in Suspension) nicht - oder nur teilweise - im Hochtemperaturbereich, also nicht vor den Wärmeaustauschern bewerkstelligt. Insbesondere findet die Entstaubung nicht, oder nur in seltenen Fällen vor dem zur Energienutzung dienenden Wärmeaustauscher statt. Es gibt zwar bereits keramische Hochtemperatur-Gasfilter, doch werden diese zu Folge ihres hohen Preises kaum allgemein angewendet. Die Entstaubung und Entgiftung der Gase wird erst im tiefer liegenden Temperaturbereich - in der Regel unterhalb 300 DEG C - durchgeführt.

Das bedingt, dass die Wärmeaustauscher (Dampf- und Wasserkessel, Dampferzeuger, Überhitzer, Luftvorwärmer etc.) in ihrem Arbeitstemperaturbereich von den im Gasstrom enthaltenen Schadstoffen, als da sind korrodierende chemische Substanzen wie S und Cl und deren Verbindungen sowie vom mitgeführten Flugstaub (Flugasche) voll und ganz beaufschlagt werden. Dies bedingt eine entsprechende unerwünschte Ablagerung und Krustenbildung an den meist in Form von Bündeln angeordneten, quer oder schief angeströmten Wärmeaustauscherrohren.

Die zur Zeit gängigen ausgeführten Filter können wie folgt klassifiziert werden:

- Elektrofilter in zahlreichen Varianten bis ca. 300 DEG C: Praktisch unbegrenzter Abscheidegrad und beliebig kleine Grösse abzuscheidender Partikel (weit unter 1 mu m). Auch als Nassfilter ausgeführt. Grosses Volumen erforderlich, teuer (Investition).
- Zyklone, auch Multizyklone bis 1000 DEG C: Partikelgrösse nach unten begrenzt: 2-3 mu m.
- Schüttschichtfilter: Bis ca. 350 DEG C.
- Gewebefilter: Bis ca. 250 DEG C. Mit Gegen-Druckluft-lmpulsreinigung intermittierend: Filterkuchen wird "abgeplatzt".
- Wäscher: Zahlreiche Typen von Nassfiltern. Auch als Sprühabsorber ausgebildet.
- Keramik-Heissgasfilter bis ca. 1000 DEG C aus Platten- oder Hohlzylinder-Filterelementen, die periodisch (intermittierend) durch Gegendruckluftstoss abgereinigt werden.

Hoher Abscheidegrad (über 99%), zu entfernende tiefste Partikelgrösse 0,1 mu m. Grosser Volumenaufwand, da sehr kleine Anströmgeschwindigkeiten.

Rollbandfilter sind unter anderem in der Abgasentstaubung bekannt. Sie arbeiten meist als Nassfilter mit \lnebel- oder \lsprühbeaufschlagung, sind also nur bei tiefen Temperaturen einsetzbar.

Zur Flugstaubabscheidung dienende, nicht als eigentliche Filter zu betrachtende Geräte sind Absetzgitter sowie die ähnliche Geometrie aufweisenden Rohrbündel der im Gasstrom zur Verwertung von Nutzwärme nachgeschalteten Wärmeaustauscher selbst. Gitter wie Rohrbündel sind mit Klopfvorrichtungen versehen, welche den abgelagerten Staub periodisch abklopfen.

Die derzeitige konventionelle Entstaubung bedingt vergleichsweise voluminöse Absetzkammern, in denen der Gasstrom verzögert werden muss. Ferner thermodynamisch nicht optimal dimensionierte und angeordnete Rohrbündel der Wärmeaustauscher und damit grössere Wärmeaustauscherflächen, zusätz lich schlechte Ausnutzung durch Ablagerungen, Verschmutzung und Krustenbildung, welche eine Verschlechterung der Wärmeübergangszahlen zur Folge hat und schliesslich öftere Stillstandszeiten zur handwerklichen Reinigung der Wärmeaustauscher. Ausserdem muss mit einem erhöhten korrosiven Angriff durch katalytische Wirkung des abgelagerten Flugstaubes gerechnet werden. Der für die Entstaubung des Gasstromes allein zu tätigende Aufwand kann zur Zeit 20 bis 30% des Aufwandes an Investitionskosten der Gesamtanlage ausmachen.

Nicht zu übersehen sind auch die durch Wartung und Betriebsunterbruch ansteigenden effektiven Personalkosten derartiger Anlagen.

Zum Stand der Technik werden folgende Druckschriften zitiert:

Recknagel-Sprenger, Taschenbuch Heizung und Klima, 92/93, S. 1015-1017; S. 1020-1031

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Verbrennung von Abfällen, EF-Verlag, Berlin 1985, S. 32-37; S. 488-491; S. 490-497; S. 578-583

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Müllverbrennung und Umwelt 2, EF-Verlag, Berlin 1987, S. 54-65; S. 332-337

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Müllverbrennung und Umwelt 3, EF-Verlag, Berlin, S. 8-13

Lurgi: Reinigung von Nutz- und Abgasen.

In Anbetracht der Tatsache, dass die überwiegende Zahl der herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen zur Gasreinigung insbesondere im oberen Temperaturbereich der Aufgabenstellung nicht oder nur in sehr unzulänglicher Weise gerecht werden, besteht ein grosses Bedürfnis nach Weiterentwicklung und Verbesserung der mit der Entstaubung zusammenhängenden Anlagen.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms bei Temperaturen bis 700 DEG C anzugeben, die ohne hohe mechanische Strömungsverluste den grössten Teil der im Gasstrom suspendierten festen Partikel automatisch und kontinuierlich abscheidet und an deren Ablagerung, Krustenbildung und Reaktion auf und mit den Rohren der nachgeschalteten Wärmeaustauscher hindert. Die Vorrichtung soll mit einer automatischen, kontinuierlich oder intermittierend arbeitenden Abreinigungseinrichtung versehen sein, im Verhältnis zur Gesamtanlage der Feuerungs/Verbrennungs/Vergasungsanstalt kostengünstig sein und mit möglichst niedrigem Wartungs- und Verschleissaufwand betrieben werden können.

Ferner soll die Vorrichtung derart konzipiert und konstruiert sein, dass sie deren zusätzliche Montage in bestehenden thermischen Kraftwerksanlagen ohne kostspielige Änderungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der eingangs erwähnten Vorrichtung ein vertikal angeordnetes, über 2 horizontalachsige, rotierende Trommeln geführtes flächenförmiges endloses Transportorgan vorgesehen ist, das auf seiner Aussenseite mit einem metallischen und/oder keramischen eigentlichen Filterelement abgedeckt ist, welches auf der sich abwärts bewegenden Seite annähernd senk recht zu seiner Oberfläche vom zu entstaubenden eintretenden Gasstrom beaufschlagt wird, dass in der unteren horizontalachsigen Trommel Mittel zur Reinigung des Filterelements durch kontinuierliche oder intermittierende Druckgasbeaufschlagung vorgesehen sind, und dass mindestens ein Aschebehälter unterhalb besagter Trommel zur Aufnahme des im Trommelbereich abgeplatzten Filterkuchens und zum Austrag der Asche vorhanden ist.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.

Dabei zeigt:

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms mit nachgeschalteten Wärmeaustauschern,
Fig. 2 einen schematischen Querschnitt und Längsschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung zur Entstaubung,
Fig. 3 einen halbschematischen detaillierteren Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Filterelement als endloses Band,
Fig. 4 einen halbschematischen detaillierteren Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Filterelement als Gliederkette,
Fig. 5 einen halbschematischen detaillierteren Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Transportorgan als stumpf stossende Plattensegmente,
Fig.

6 einen halbschematischen detaillierteren Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Transportorgan als Kettengliederband und mit Filterelement als überlappend angeordnete Segmente,
Fig. 7 einen Längsschnitt durch Transportorgan in Form eines Geflechts oder Drahtrostes und Filterelement als endlose Matte,
Fig. 8 einen Längsschnitt durch Transportorgan in Form eines Geflechts und Filterelement als stumpf stossendes Plattensegment,
Fig. 9 einen Längsschnitt durch Transportorgan in Form von Plattensegmenten und Filterelement als endloses Metalldrahtgewebe oder stumpf stossende Metallschaumsegmente,
Fig. 10 einen Längsschnitt durch Transportorgan in Form von Blechsegmenten und Filterelement als überlappende Segmente aus formstabiler Matte.

In Fig. 1 ist ein schematischer Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms mit nachgeschalteten Wärmeaustauschern dargestellt. 1 ist der von einer Anlage angelieferte, mit Staubpartikeln beladene im wesentlichen horizontal in die Vorrichtung eintretende Gasstrom, während 2 sich auf den ebenfalls horizontal geführten, gereinigten und wenigstens teilweise abgekühlten austretenden Gasstrom bezieht. 3 stellt die den Gaskanal bildende Verschalung der Vorrichtung dar, die in der Regel als Blechkörper aus rostfreiem Stahl gefertigt ist, aber auch - wenigstens teilweise - aus keramischen Werkstoffen aufgebaut sein kann.

Bei der Wahl des Materials ist vor allem auf Zunderbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Widerstand gegen Hochtemperatur-Korrosion und - im tieferen Temperaturbereich - auch gegen Korrosion wässriger Lösungen zu achten. 5 bedeutet eine Gruppe von gemäss fallender Temperatur geometrisch in Bezug auf die Strömungsrichtung des zu entstaubenden Gases hintereinander angeordneten Wärmeaustauschern wie Dampfkessel (Dampferzeuger, Verdampfer), Überhitzer, Speisewasservorwärmer etc. 6 ist eine unterhalb der Wärmeaustauscher 5 angeordnete Gruppe von Aschebehältern zur Schwerkraft-Ablagerung und Ansammlung des abzuscheidenden Flugstaubes (Flugasche). Diese Behälter bestehen vorteilhafterweise aus korrosionsbeständigem Stahl. 19 stellt den entsprechenden Ascheaustrag aus den besagten Behältern 6 dar.

Die eigentliche Vorrichtung zur Entstaubung besteht aus dem umlaufenden endlosen Transportorgan 7, einer oberen Trommel 8, einer unteren Trommel 9 mit Haube 10 (Abdeckung) und dem eigentlichen endlosen Filterelement 11, welches auf dem Transportorgan kraftschlüssig aufliegt oder sonst auf irgend eine Weise auf letzterem befestigt ist. Der Staub lagert sich auf der Anströmseite des Filterelements 11 ab, wo er den Filterkuchen 12 bildet, der sukzessive nach unten wandert, zum Abplatzen gebracht wird (18) und in den Aschebehälter 6 herunterfällt. Das Filterelement 11 wird im Bereich der unteren Trommel 9 pneumatisch durch gereinigtes Gas selbst gereinigt.

Dazu wird im etwas tieferen Temperaturbereich bei 13 die Reinigungsgas-Entnahme vorgenommen, das Reinigungsgas über eine Leitung dem Gebläse 14 zugeführt und über ein zur Trommel 9 koaxiales Rohr 15 als eintretendes Reinigungsgas 16 den Düsen 17 zugeführt. Die Bauelemente 8, 9, 10, 14, 15 und 17 in diesem Bereich sind vorzugsweise aus korrosionsbeständigem warmfestem Stahl gefertigt. Vor allem bei der Materialwahl für das Transportorgan 7 ist auf zusätzliche Hochtemperatur-Ermüdungsfestigkeit und hohen Verschleisswiderstand Wert zu legen.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Querschnitt (linkes Bild) und Längsschnitt (rechtes Bild) durch den unteren Teil der Vorrichtung zur Entstaubung. Das Transportorgan 7 - hier als Band dargestellt - umschlingt über einen Winkel von 180 DEG die mit versetzten Längsschlitzen 20 versehene untere Trommel 9, deren obere Hälfte durch die halbrunde Haube 10 abgedeckt ist. Auf dem Transportorgan 7 liegt das - ebenfalls als Band dargestellte - eigentliche Filterelement 11 kraftschlüssig auf. Im Inneren der Trommel 9 befindet sich das im Raum feststehende, durch Abstützungen 21 auf beiden Seiten fixierte, mit nach unten gerichteten Düsen 17 versehene koaxiale Rohr 15. Der ganze untere, der Staubentfernung dienende Teil der Vorrichtung ist zwischen den Seitenwänden 4 der Verschalung (Gaskanal) angeordnet. 22 sind die beidseitigen gasdichten Lager der Trommel 9.

Das eintretende Reinigungsgas 16 in das koaxiale Rohr 15 sowie der abgeplatzte Filterkuchen 18 sind durch Pfeile angedeutet.

Fig. 3 bezieht sich auf einen halbschematischen detaillierteren Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Filterelement als endloses Band. Das Tronsportorgan 7 ist hier als endloses Geflecht ausgebildet, auf dem das eigentliche Filterelement 11 in Form einer endlosen Keramikmatte kraftschlüssig aufliegt. Das Ganze umschlingt kraftschlüssig den unteren Teil der mit auf dem Umfang in axialer Richtung versetzt angeordneten Längsschlitzen versehenen Trommel 9. Die Haube 10 reicht dicht an die Oberfläche der Trommel 9 heran. Das koaxiale Rohr 15 ist mit am Austritt verzweigten Düsen 17 versehen.

In Fig. 4 ist ein halbschematischer detaillierterer Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Filterelement als Gliederkette dargestellt. Die Bezugszeichen 9, 20, 10, 15, 17 und 7 entsprechen genau denjenigen der Fig. 3. Das Filterelement 11 ist hier als Gliederkette ausgebildet, die aus einzelnen Segmenten von poröser, gasdurchlässiger Keramik bestehen, die sich als Polygonzug kraftschlüssig an die Rundung des auf der Trommel 9 aufliegenden Transportorgans 7 anschmiegt.

In Fig. 5 ist ein halbschematischer detaillierterer Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Transportorgan als stumpfstossende Plattensegmente dargestellt. Die Bezugszeichen 9, 20, 10, 15 und 17 entsprechen genau denjenigen der Fig. 3. Das Filterelement 11 ist als endloses Metallgewebe ausgebildet, während das Transportorgan 7 hier als Kettengliederband mit Stumpfstössen (Plattensegmente) der einzelnen Glieder vorliegt.

Fig. 6 zeigt einen halbschematischen detaillierteren Querschnitt durch den unteren Teil der Vorrichtung mit Transportorgan als Kettengliederband und mit Filterelement als überlappend angeordnete Segmente. Die Bezugszeichen 9, 20, 10, 15 und 17 entsprechen genau denjenigen der Fig. 3. Das Transportorgan 7 ist als Kettengliederband mit durchbrochenen Elementen und das Filterelement 11 als Reihe von überlappend angeordneten Segmenten aus durchbrochenem Metall oder poröser Keramik ausgebildet.

Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch Transportorgan in Form eines Geflechts oder Drahtrostes und Filterelement als endlose Matte. Das Transportorgan (Bezugszeichen 7 in Fig. 1 bis 6) ist mit Bezugszeichen 23 (oberer Bildteil) als Drahtgeflecht, mit Bezugszeichen 24 (unterer Bildteil) als Drahtrost ausgebildet. Als Werkstoff kommen nur warmfeste, zunderbeständige austenitische Eisen- oder Nickelbasislegierungen mit hohem Cr- und Ni-Gehalt und genügend hoher Ermüdungsfestigkeit in Frage. Um die Biegebeanspruchungen beim Lauf über die Trommeln 8 und 9 im Rahmen zu halten, sollte der Drahtdurchmesser höchstens 0,75 x 10<-><3> des Trommeldurchmessers sein. Das Filterelement (Bezugszeichen 11 in Fig. 1 bis 6) besteht aus einer endlosen Matte 25 aus Keramikfaser (Al2O3 oder Al2O3-Silikat).

In Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch Transportorgan in Form eines Geflechts und Filterelement als stumpfstossendes Plattensegment dargestellt. Das Transportorgan (Bezugszeichen 7 in Fig. 1 bis 6) besteht hier aus einem Drahtgeflecht, für welches das unter Fig. 7 Gesagte gilt. Das Filterelement (Bezugszeichen 11 in Fig. 1 bis 6) besteht entweder aus plattenförmigen Segmenten 26 aus porös-körniger Keramik (oberer Bildteil) oder aus plattenförmigen Segmenten 27 aus schaumartiger Keramik mit durchgehenden Kanälen (unterer Bildteil) in Stumpfstoss-Anordnung.

In Fig. 9 ist ein Längsschnitt durch Transportorgan in Form von Plattensegmenten und Filterelement als endloses Metalldrahtgewebe oder stumpfstossende Metallsegmente dargestellt. Das Transportorgan (Bezugszeichen 7 in Fig. 1 bis 6) besteht aus einem Kettengliederband plattenförmiger, durchbrochener, gegossener oder geschmiedeter Elemente 28 aus einer zunderbeständigen Hochtemperaturlegierung, die stumpf aneinanderstossen. Das Filterelement (Bezugszeichen 11 in Fig. 1 bis 6) ist aus plattenförmigen Segmenten 29 aus feinmaschigem Metallgewebe (oberer Bildteil) oder aus plattenförmigen Segmenten 30 aus feinporigem Metallschaum mit durchgehenden Kanälen (unterer Bildteil) in Stumpfstoss-Anordnung gefertigt.

Die Segmente 29 bzw. 30 bestehen aus zunderbeständigem und hochtemperaturkorrosionsfestem Material (Eisen- oder Nickelbasislegierung) und sind kraftschlüssig mit den Elementen 28 verbunden.

Fig. 10 bezieht sich auf einen Längsschnitt durch Transportorgan in Form von Blechsegmenten und Filterelement als überlappende Segmente aus formstabiler Matte. Das Transportorgan (Bezugszeichen 7 in Fig. 1 bis 6) besteht aus einem Kettengliederband plattenförmiger durchbrochener Blech-Elemente 31 aus einer zunderbeständigen Hochtemperaturlegierung hinreichender Warmfestigkeit, die über Gelenke teilweise überlappend aneinandergehängt sind. Das Filterelement (Bezugszeichen 11 in Fig. 1 bis 6) ist aus plattenförmigen Segmenten 32 aus einer harten formstabilen Matte aus Keramikfaser (Al2O3-Basis) hergestellt, die seinerseits überlappend aneinandergefügt sind.

Ausführungsbeispiel 1:

Siehe Fig. 1, 2, 3, 7

Die Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms 1, im vorliegenden Fall des Rauchgasstroms einer Müllverbrennungsanlage mit nachgeschalteten Wärmeaustauschern 5 (Dampfkessel, Überhitzer, Speisewasservorwärmer) und Aschebehältern 6 ist für die nachfolgenden Betriebsparameter ausgelegt:
Rauchgasvolumenstrom (1)
EMI14.1
= 50 000 m<3>/h = 13,8 m<3>/s bei 650 DEG C
Rauchgaskanal
Breite: BK = 3000 mm
Höhe HK = 5500 mm
Fläche: FK = 16,5 m<2>
Rauchgasgeschwindigkeit im Kanal: nu K = 0,84 m/s
Ascheinhalt im Rauchgas a = 4000 mg/m<3>
Aschepartikel-Grösse 3-5 mu Anteil 20%, 5-20 mu Anteil 50%, 20-100 mu Anteil 30%
spezifisch.

Aschegewicht = 700 kg/m<3>
Filterelement/Band (11)
Breite: BE = 2950 mm
Totale Länge: LE = 12 510 mm
Wirksame Höhe: HE = 4600 mm
Wirksame Anströmfläche: FE = 13,6 m<2>
Anströmgeschwindigkeit des Gases auf Filter: nu E = 1,02m/s
Trommeln (8, 9) Durchmesser: DT = 800 mm
Länge: LT = 2 950 mm
Achsenabstand der Trommeln AA = 5000 mm
Reinigungsgasmenge
EMI14.2
= 1000 m<3>/h = 0,277 m<3>/s bei 580 DEG C
Reinigungsgasrohr Durchmesser:

DA = 300 mm
Totale Aschenmenge im Rauchgas A = 200 kg/h = 55,6 g/s
Filterkuchendichte (virtuelles Raumgewicht) = 250 kg/m<3>
Zulässige Dicke des Filterkuchens = 4 mm
Abscheidegrad = 80%
Abzuscheidendes Aschenvolumen/Zeiteinheit = 0,8 m<3>/h = 222 cm<3>/s
Querschnittsfläche des gesamten Filterkuchens AF = 118 cm<2>
Filterbandgeschwindigkeit vertikal nu F = 67,9 m/h = 1,88 cm/s
Ascheverweilzeit auf Filterband tF = 245 s
Mittlere Druckdifferenz (vor und nach Filter) p = 2000 Pa (200 mm WS)
Zusätzliche Antriebsenergie für
den Saugzug-Ventilator N = 14 kWel
Drehzahl des Antriebsgetriebes (variable) 1500 U/min
Fördermenge des Ventilators (Normalbedingungen): 4,4 Nm<3>/s

Die Verschalung (Gaskanal) 3 der ganzen Entstaubungs- und Wärmenutzungsanlage ist im Hinblick auf die korrodierenden Eigenschaften des eintretenden Gasstroms 1 (650 DEG C) und des austretenden Gasstroms 2 (300 DEG C) durchgehend aus korrosions- und zunderbeständigem Cr/Ni-Stahl gefertigt. Das gleiche gilt mindestens teilweise für die Aschebehälter 6, wo entsprechend Konzentration der Schadstoffe und Abkühlung (ev. unter den Taupunkt) mit erhöhter Korrosion gerechnet werden muss. Um Verformungen durch Temperaturschwankungen zu begegnen sind insbesondere die Seitenwände 4 der Verschalung im Bereich der Entstaubungsvorrichtung mit grösserer Dicke ausgeführt und mit senkrecht und horizontal stehenden Rippen (nicht gezeichnet) verstärkt.

Das Transportorgan 7 (Fig. 1, 2, 3) besteht im vorliegenden Fall aus einem endlosen Drahtgeflecht 23 (Fig. 7) mit Drahtdurchmesser = 0,6 mm aus einem zunderbeständigen warmfesten höher legierten Cr/Ni-Spezialstahl mit hoher Ermüdungsfestigkeit. Auf dem Transportorgan 7 liegt als eigent liches Filterelement 11 (Fig. 1, 2, 3) eine endlose Matte 25 (Fig. 7) aus Keramikfaser auf der Basis von Al2O3 mit einer Dicke von 4 mm auf. Die Trommeln 8 und 9 sind aus 4 mm dickem Blech aus korrosionsbeständigem Cr/Ni-Stahl gefertigt, ebenso die halbrunde, als Abdeckung dienende Haube 10. Die Reinigungsgas-Entnahme 13 erfolgt bei ca. 580 DEG C hinter dem ersten Wärmeaustauscher 5 über eine Leitung aus rostfreiem Stahl von 300 mm Durchmesser. Das Gebläse 14 hat eine Leistung von 4 kW.

Das sich in der mit versetzten Längsschlitzen 20 versehenen unteren Trommel 9 befindliche koaxiale Rohr 15 hat einen Durchmesser von 320 mm und ist mit 16 sich verjüngenden Düsen 17 versehen, die radial nach unten gerichtet sind, um den Filterkuchen zum Abplatzen (18) zu bringen. Die Geschwindigkeit des Reinigungsgases beträgt am Düsenaustritt ca. 15 m/s. Diese Elemente sind ebenfalls aus rostfreiem Stahl gefertigt. Das koaxiale Rohr 15 ist ausserhalb der Seitenwände 4 beidseitig abgestützt (21). Koaxial dazu sind die für erhöhte Temperatur ausgeführten Lager 22 der unteren Trommel 9 angeordnet. Die Durchführungen der Trommel 9 und die Lager 22 sind rauchgasdicht und abnehmbar ausgebildet. Der Ascheaustrag 19 mit den Aschebehältern 6 erfolgt in herkömmlicher Weise über Schleusen (nicht gezeichnet).

Die obere Trommel 8 ist mit einem elektrischen Antrieb (Leistung 1 kW) ausserhalb der Seitenwand 4 und mit einer Spannvorrichtung zum Nachspannen sowie mit einer automatischen Geradführung des Transportorgans 7 ausgerüstet (nicht gezeichnet).

Im Verlaufe des Betriebs während eines Jahres (8760 h) erfährt das Transportorgan 7 an den Trommeln 8 und 9 ca. 100 000 Lastwechsel zwischen einseitiger Biegung und Streckung. In Anbetracht der hohen Zeitfestigkeit des für das Drahtgeflecht 23 gewählten hochlegierten Materials kann somit mit einer Lebensdauer von mehreren Jahren gerechnet werden. Es ist eine jährliche Reinigung des Transportorgans 7 und des eigentlichen Filterelements 11 (ev. Ersatz im Falle von Defekten) während der Revisionszeit vorgesehen.

Ausführungsbeispiel 2:
Siehe Fig. 1, 2, 3, 7

Die Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms 1 einer Müllverbrennungsanlage mit nachgeschalteten Wärmeaustauschern 5 und Aschebehältern 6 ist für die genau gleichen Betriebsparameter wie in Beispiel 1 ausgelegt.

Das Transportorgan 7 (Fig. 1, 2, 3) besteht im vorliegenden Fall aus einem endlosen Drahtrost (Netz) 24 (Fig. 7) mit Drahtdurchmesser 0,5 mm aus einem zunderbeständigen, der Aufschwefelung trotzenden, warmfesten höher legierten Cr-Spezialstahl mit hoher Ermüdungsfestigkeit. Auf dem Transportorgan 7 liegt als eigentliches Filterelement 11 (Fig. 1, 2, 3) eine endlose Matte 25 (Fig. 7 aus Keramikfaser auf der Basis von 3Al2O3 . 2SiO2 (Mullit) mit einer Dicke von 5 mm auf. Mullit zeichnet sich durch gute Beständigkeit gegen S- und Cl-haltige chemische Verbindungen aus.

Alle übrigen Bezugszeichen und deren Charakteristiken entsprechen genau denjenigen im Beispiel 1.

Ausführungsbeispiel 3:
Siehe Fig. 1, 2, 4, 8

Die Betriebsparameter der Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms 1 entsprechen genau denjenigen in Beispiel 1.

Das Transportorgan 7 (Fig. 1, 2, 4) besteht im vorliegenden Fall aus einem endlosen Drahtgeflecht 23 (Fig. 8) mit Drahtdurchmesser = 0,65 mm aus einem zunderbeständigen warmfesten höher legierten Cr/Ni-Spezialstahl mit hoher Ermüdungsfestigkeit. Auf dem Transportorgan 7 liegt als eigentliches Filterelement 11 (Fig. 1, 2, 3) ein bandförmiger Körper auf, der aus einzelnen plattenförmigen Segmenten 26 (Fig. 8) aus porös-körniger Keramik (Siliziumkarbid SiC) besteht. Die Segmente 26 haben eine Dicke von 8 mm, eine Breite von 80 mm und eine Länge von 600 mm und weisen durchgehende Kanäle (offene Porosität) von durchschnittlich 120 bis 150 mu Durchmesser auf. Sie berühre sich stirnseitig im ebenen Teil des Transportorgans 23 mittels Stumpfstoss und sind auf letzterem flexibel befestigt.

Alle übrigen Bezugszeichen und deren Eigenschaften entsprechen genau denjenigen im Beispiel 1.

Ausführungsbeispiel 4:
Siehe Fig. 1, 2, 4, 8

Das Transportorgan 7 (Fig. 1, 2, 4) besteht im vorliegenden Fall aus einem endlosen Drahtgeflecht 13 (Fig. 8) mit Drahtdurchmesser = 0,65 mm aus einem zunderbeständigen warmfesten höher legierten Cr/Ni-Spezialstahl mit hoher Ermüdungsfestigkeit. Auf dem Transportorgan 7 liegt als eigentliches Filterelement 11 (Fig. 1, 2, 4) ein bandförmiger Körper auf, der aus einzelnen plattenförmigen Segmenten 27 (Fig. 8) aus poröser schaumartiger Keramik (Korund Al2O3) besteht. Die Segmente 27 haben eine Dicke von 6 mm, eine Breite von 50 mm und eine Länge von 300 mm und weisen durchgehende Kanäle (offene Porosität) von durchschnittlich 150 bis 200 mu Durchmesser auf. Sie berühren sich stirnseitig im ebenen Teil des Transportorgans 23 mittels Stumpfstoss und sind auf letzterem flexibel befestigt.

Ausführungsbeispiel 5:
Siehe Fig. 1, 2, 5, 9

Die Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms 1, im vorliegenden Fall des Rauchgasstroms eines Müllheizkraftwerks mit Wärmeaustauschern 5 (Dampf- und Wasserkessel, Überhitzer) und Aschebehältern 6 ist für die nachfolgenden Betriebsparameter ausgelegt:
Rauchgasvolumenstrom (1)
EMI19.1
= 30000 m<3>/h = 8, 33 m<3>/s
Rauchgaskanal Breite:
BK = 2500 mm
Höhe: HK = 5000 mm
Fläche: FK = 12,5 m<2>
Rauchgasgeschwindigkeit im Kanal: vK = 0,66 m/s
Ascheinhalt im Rauchgas a = 3000 n g/m<3>
Aschepartikel-Grösse 3-5 mu Anteil 15%, 5-20 mu Anteil 45%, 20-100 mu Anteil 40%
Spezifisches Aschegewicht = 600 kg/m<3>
Filterelement/Band (11) Breite: BE = 2450 mm
Totale Länge: LE = 11 560 mm
Wirksame Höhe: HE = 4225 mm
Wirksame Anströmfläche: FE = 10,3 m<2>
Anströmgeschwindigkeit des Gases auf Filter: vE = 0,81 m/s
Trommeln (8, 9)
Durchmesser: DT = 750 mm
Länge:

LT = 2450 mm
Achsenabstand der Trommeln: AA = 4600 mm
Reinigungsgasmenge
EMI20.1
= 800 m<3>/h = 0,222 m<3>/C bei 580 DEG C
Reinigungsgasrohr Durchmesser: DA = 300 mm
Totale Aschenmenge im Rauchgas A = 90 kg/h = 25 g/s
Filterkuchendichte (virtuelles Raumgewicht) = 200 kg/m<3>
Zulässige Dicke des Filterkuchens = 5 mm
Abscheidegrad = 83%
Abzuscheidendes Aschevolumen/Zeiteinheit = 0,45 m<3>/h = 125 cm<3>/s
Querschnittsfläche des gesamten Filterkuchens AF = 122 cm<2>
Filterbandgeschwindigkeit vertikal vF = 36,8 m/h = 1,02 cm/s
Ascheverweilzeit auf Filterband tF = 415 s
Mittlere Druckdifferenz (vor und nach Filter) p = 1800 Pa (180 mm WS)
Antriebsenergie für Saugzug-Ventilator N = 12 kWel
Drehzahl des Antriebsgetriebes 1500 U/min.
Fördermenge des Ventilators (Normalbedingungen): 4 Nm<3>/s

Für die Verschalung 3, die Aschebehälter 6, den eintretenden und austretenden Gasstrom 1 bzw. 2 sowie für die Seitenwände 4 der Verschalung gilt das unter Beispiel 1 Gesagte.

Das Transportorgan 7 (Fig. 1, 2, 5) besteht im vorliegenden Fall aus einem Kettengliederband, dessen einzelne Glieder aus plattenförmigen gegossenen Elementen 28 (Fig. 9) aus einem zunderbeständigen warmfesten höher legierten Cr-Spezialstahl mit hoher Verschleissfestigkeit aufgebaut sind. Die Elemente 28 haben eine Dicke von 12 mm, eine Breite von 120 mm und eine Länge von 350 mm und weisen in Strömungsrichtung des Gases verlaufende Kanäle rechteckigen Querschnitts von 2 mm Weite auf. Sie sind an ihren Längs-Stirnseiten über zylindrische Bolzen aus einem zunderbeständigen, warm- und verschleissfesten Cr/W-Spezialstahl hoher Ermüdungsfestigkeit gegenseitig miteinander gelenkig verbunden.

Auf dem Transportorgan 7 liegt als eigentliches Filterelement 11 (Fig. 1, 2, 5) ein bandförmiger Körper auf, der aus einzelnen plattenförmigen Segmenten 29 (Fig. 9) aus feinmaschigem, mehrschichtigem Metallgewebe aus einem Cr/Ni-Spezialstahl mit einer Maschenweite von 0,2 mm besteht. Die 3 mm dicken, 120 mm breiten und 815 mm langen Segmente 29 berühren sich stirnseitig im ebenen Teil des Transportorgans 28 mittels Stumpfstoss und sind auf letzterem flexibel befestigt.

Ausführungsbeispiel 6:
Siehe Fig. 1, 2, 5, 9

Die Betriebsparameter der Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms 1 entsprechen genau denjenigen in Beispiel 5.

Das Transportorgan 7 (Fig. 1, 2, 5) besteht im vorliegenden Fall aus einem Kettengliederband analog Beispiel 5, dessen einzelne Glieder aus plattenförmigen geschmiedeten Elementen 28 (Fig. 9) aus einem zunderbeständigen warmfesten höher legierten Cr/Ni-Spezialstahl aufgebaut sind. Auf dem Transportorgan 7 liegt als eigentliches Filterelement 11 (Fig. 1, 2, 5) ein bandförmiger Körper auf, der aus einzelnen plattenförmigen Segmenten 30 (Fig. 9) aus feinporigem Metallschaum aus einem zunderbeständigen Cr/Ni-Spezialstahl besteht. Die Segmente 30 haben eine Dicke von 4 mm, eine Breite von 120 mm und eine Länge von 490 mm und weisen durchgehende Kanäle (offene Porosität) von durchschnittlich 150 bis 180 mu Durchmesser auf. Sie berühren sich stirnseitig im ebenen Teil des Transportorgans 28 mittels Stumpfstoss und sind auf letzterem flexibel befestigt.

Alle übrigen Bezugszeichen und deren Eigenschaften entsprechen genau denjenigen im Beispiel 5.

Ausführungsbeispiel 7:
Siehe Fig. 1, 2, 6, 10

Die Betriebsparameter der Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms 1 entsprechen genau denjenigen von Beispiel 5.

Das Transportorgan 7 (Fig. 1, 2, 6) besteht im vorliegenden Fall aus einem Kettengliederband, dessen einzelne Glieder aus plattenförmigen durchbrochenen Blech-Elementen 31 (Fig. 10) aus einem zunderbeständigen warmfesten höher legierten Cr-Spezialstahl mit hoher Verschleissfestigkeit aufgebaut sind. Die Elemente 31 haben eine Blechstärke von 3,5 mm, eine Dicke über alles von 15 mm, eine Breite von 100 mm und eine Länge von 350 mm und weisen in Strömungsrichtung des Gases verlaufende Kanäle rechteckigen Querschnitts von 2 mm Weite auf. Sie sind an ihren Längs-Stirnseiten über zylindrische Bolzen aus einem zunderbeständigen Cr/W-Spezialstahl hoher Verschleiss- und Ermüdungsfestigkeit gegenseitig gelenkig miteinander verbunden.

Auf dem Transportorgan 7 liegt als eigentliches Filterelement 11 (Fig. 1, 2, 6) ein bandförmiger Körper auf, der aus einzelnen plattenförmigen Segmenten 32 (Fig. 10) aus harter formstabiler poröser Matte aus Keramikfaser (Al2O3-Silikat) besteht. Die Segmente 32 haben eine Dicke von 3 mm, eine Breite von 102 mm und eine Länge von 350 mm und weisen durchgehende Kanäle (offene Porosität) von durchschnittlich 150 bis 200 mu Durchmesser auf. Im ebenen Teil des Transportorgans 31 greifen die Segmente 32 überlappend übereinander und sind auf ersterem flexibel befestigt.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.

Die Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstroms 1 durch Hochtemperatur-Filtration bei Temperaturen bis 700 DEG C besteht aus einem vertikal angeordneten, über 2 horizontalachsige, langsam rotierende Trommeln 8; 9 geführten flächenförmigen endlosen Transportorgan 7, das auf seiner Aussenseite mit einem metallischen und/oder keramischen eigentlichen Filterelement 11 abgedeckt ist, welches auf der sich abwärts bewegenden Seite annähernd senkrecht zu seiner Oberfläche vom zu entstaubenden eintretenden Gasstrom 1 beaufschlagt wird, wobei im Inneren der unteren horizontalachsigen Trommel 9 Mittel 15;

17 zur Reinigung des Filterelements 11 durch kontinuierliche oder intermittierende Druckgasbeaufschlagung in Form eines koaxial angeordneten Rohres 15 vorgesehen sind, das auf seiner ganzen Länge mit nach abwärts gerichteten Düsen 17 zur Führung des eintretenden Reinigungsgases 16 versehen ist und die Trommel 9 selbst mit einer Vielzahl von gegeneinander versetzten, über die ganze Länge angebrachten Längsschlitzen 20 zur Beaufschlagung durch das Reinigungsgas ausgerüstet ist.

In vorteilhafter Weise ist die Aussenseite der unteren Trommel 9 auf ihrem oberen Teil durch eine koaxiale, bis nahe an die Innenseite des Transportorgans heranreichende halbrunde Haube 10 abgedeckt.

In einer speziellen Ausbildung besteht das Transportorgan 7 aus einem Wandergitter in Form eines biegsamen endlosen Rostes 24 oder Geflechts 23 aus Draht aus einer hitzebeständigen und zunderfesten Eisen- oder Nickelbasislegierung, oder aus einem aus einzelnen beweglichen plattenförmigen durchbrochenen Elementen 28; 31 bestehenden Kettengliederband aus einer hitzebeständigen und zunderfesten Legierung.

Vorzugsweise besteht das eigentliche Filterelement 11 aus einer endlosen, zusammenhängenden, biegsamen, gasdurchlässigen Matte 25 aus hitzebeständiger Glasfaser oder Keramikfaser auf SiO2-, Al2O3- oder Silikatbasis, die auf dem als Träger wirkenden Transportorgan 7 kraftschlüssig aufliegt, oder aus einer Vielzahl von schmalen streifen- oder plattenförmigen stumpf aneinander stossenden oder sich überlappenden einzelnen segmentartigen Teilen aus gasdurchlässiger weicher oder harter, formstabiler Matte 32 aus Glasfaser oder Keramikfaser oder aus porösem körnigem 26 oder schaumartigem 27 Keramikmaterial. Dabei sind in vorteilhafter Weise die segmentartigen Teile 32; 26; 27 aus Korund, Siliziumkarbid oder Mullit in Form von Fasern und/oder Körnern aufgebaut.

In einer weiteren Ausbildung besteht das eigentliche Filterelement 11 aus einer Vielzahl aus schmalen streifen- oder plattenförmigen, stumpf aneinander stossenden oder sich gegenseitig überlappenden einzelnen segmentartigen Teilen aus gasdurchlässigem weichen oder harten feinmaschigen Gewebe 29, Geflecht oder feinporigen Schaum 30 aus einer Eisen- oder Nickelbasislegierung oder einer Titanlegierung.

Vorteile der Erfindung:

- Kontinuierliche kostengünstige Entstaubung des Gasstroms in Kraftwerken, insbesondere in Müllheizkraftwerken zwecks Entlastung der Verschmutzung, Krustenbildung und vorzeitigen korrosiven Zerstörung der Wärmeaustauscherrohre.
- Dadurch längere Standzeiten (Zwischenüberholzeiten) und geringere Wartungskosten für Wärmeaustauscher.
- Verringerung der Stillstandzeiten der Kraftwerke mit entsprechendem Ausfall an thermischer und elektrischer Energie, bisher bedingt durch Revisions- und Reparaturarbeiten an Wärmeaustauschern.
- Besserer durchschnittlicher Wärmeübergang über die gesamte Betriebszeit der Wärmeaustauscher und damit höherer Wirkungsgrad der Energieumsetzung des Kraftwerks.

Claims

1. Vorrichtung zur Entstaubung eines Gasstrom, (1) durch Hochtemperatur-Filtration bei Temperaturen bis 700 DEG C, dadurch gekennzeichnet, dass ein vertikal angeordnetes, über 2 horizontalachsige, rotierende Trommeln (8; 9) geführtes flächenförmiges endloses Transportorgan (7) vorgesehen ist, das auf seiner Aussenseite mit einem metallischen und/oder keramischen eigentlichen Filterelement (11) abgedeckt ist, welches auf der sich abwärts bewegenden Seite annähernd senkrecht zu seiner Oberfläche vom zu entstaubenden eintretenden Gasstrom (1) beaufschlagt wird, dass in der unteren horizontalachsigen Trommel (9) Mittel (15;

17) zur Reinigung des Filterelements (11) durch kontinuierliche oder intermittierende Druckgasbeaufschlagung vorgesehen sind, und dass mindestens ein Aschebehälter (6) unterhalb besagter Trommel (9) zur Aufnahme des im Trommelbereich abgeplatzten Filterkuchens (18) und zum Austrag (19) der Asche vorhanden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im Inneren der unteren Trommel (9) ein koaxial angeordnetes Rohr (15) befindet, das auf seiner ganzen Länge mit nach abwärts gerichteten Düsen (17) zur Führung des eintretenden Reinigungsgases (16) versehen ist, und dass die Trommel (9) selbst mit einer Vielzahl von gegeneinander versetzten, über die ganze Länge angebrachten Längsschlitzen (20) zur Beaufschlagung durch das Reinigungsgas ausgerüstet ist.

3.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseite der unteren Trommel (9) auf ihrem oberen Teil durch eine koaxiale, bis nahe an die Innenseite des Transportorgans heranreichende halbrunde Haube (10) abgedeckt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportorgan (7) aus einem Wandergitter in Form eines biegsamen endlosen Rostes (24) oder Geflechts (23) aus Draht aus einer hitzebeständigen und zunderfesten Eisen- oder Nickelbasislegierung besteht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportorgan (7) aus einem aus einzelnen beweglichen plattenförmigen durchbrochenen Elementen (28; 31) bestehenden Kettengliederband aus einer hitzebeständigen und zunderfesten Legierung besteht.

6.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eigentliche Filterelement (11) aus einer endlosen, zusammenhängenden biegsamen gasdurchlässigen Matte (25) aus hitzebeständiger Glasfaser oder Keramikfaser auf SiO2-, Al2O3- oder Silikatbasis besteht, die auf dem als Träger wirkenden Transportorgan (7) kraftschlüssig aufliegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eigentliche Filterelement (11) aus einer Vielzahl von schmalen streifen- oder plattenförmigen, stumpf aneinander stossenden oder sich überlappenden einzelnen segmentartigen Teilen aus gasdurchlässiger weicher oder harter, formstabiler Matte (32) aus Glasfaser oder Keramikfaser oder aus porösem körnigem (26) oder schaumartigem (27) Keramikmaterial besteht.

8.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die segmentartigen Teile (32; 26; 27) des eigentlichen Filterelements (11) aus Korund, Siliziumkarbid oder Mullit bestehen und aus Fasern und/oder Körnern aufgebaut sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das eigentliche Filterelement (11) aus einer Vielzahl aus schmalen streifen- oder plattenförmigen, stumpf aneinander stossenden oder sich gegenseitig überlappenden einzelnen segmentartigen Teilen aus gasdurchlässigem weichem oder hartem feinmaschigem Gewebe (29), Geflecht oder feinporigem Schaum (30) aus einer Eisen- oder Nickelbasislegierung oder einer Titanlegierung besteht.